基于单片机的水位检测与控制系统

电子信息工程实验教学中心 《综合课程设计》设计报告 设计题目 基于单片机的水位检测与控制系统 年级 专业 学 号 姓 名 成 绩

2012 电子信息工程

评语：

完成日期：2015/6/30

目 录

摘要 ............................................................................................................................. 1 1 绪论 ....................................................................................................................... 2 1.1 项目研究背景及意义 ........................................ 2 1.2 课题现状 3 2 总体设计方案及论证 ........................................................................................... 3 2.1 总体方案设计 ............................................................................................ 3 3 硬件实现及单元电路设计 ................................................................................... 4 3.1 设计原理 .................................................................................................... 4 3.2 设计方案 .................................................................................................... 5 3.3 传感器模块 ................................................................................................ 5 3.3.1 传感器的选择 ................................................................................. 5 3.4 系统工作原理 ............................................................ 错误!未定义书签。 3.5 水位显示电路 ............................................................................................ 7 3.6 外部晶振时钟电路的设计 .................................................................... 7 3.7 时钟电路的设计 ........................................................................................ 8 3.8 自动报警电路 ............................................................................................ 8 3.9 中央处理器模块 ........................................................................................ 9 3.10 继电器控制模块 ........................................................................................ 9 3.11 水位检测系统仿真图 14 4 软件设计 ............................................................................................................. 13 4.1 主程序工作流程图 .................................................................................. 13 5 总结 ..................................................................................................................... 15 6 参考文献 ............................................................................................................. 15 附 录 ......................................................................................................................... 16 附件1：原理图 ........................................................................................................ 16 附件2：仿真图 ........................................................................................................ 16 附件3：元件清单 .................................................................................................... 17 附件4：程序 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1

摘要 随着社会的发展，科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便与生活的自动控制系统开始进入了我们的生活，单片机作为微型计算机发展的一个重要分支，具有高可靠性、高性能价格比、低电压、低功耗等优势，以其为核心的自动控制系统赢得了广泛的应用。 该课程设计的题目是基于单片机的水塔水位控制，在此水塔水位控制系统中，检测信号来自插入水中的4个金属棒，以感知水位变化情况。工作正常情况下，应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。其目的在于对单片机技术的应用，由单片机实现自动运行，使水塔内水位始终保持在一定范围，以保证连续正常地供水。该课程设计给出以STC89C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、处理和报警等功能，并在Proteus软件环境下模拟仿真。实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性好。

关键词：水位传感器 STC89C51 2

1. 绪论 1.1 项目研究背景及意义 在工农业生产中，常常需要测量液体液位。随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也经常碰到需要进行液位控制的实验装置。 本设计是利用STC89C52单片机设计一种水位控制系统。主要是基于单片机的硬件设计以及程序设计, 包括测量电路部分、液位实时数显输出部分以及液位控制部分，还在此基础上添加蜂鸣器。本设计只是概念性设计了电路部分，并不涉及具体的数值设定，经过了实际应用检测。 该系统实现了水位监测，水位控制，水位显示，故障报警功能。在设计中主要采用了传感技术、单片机技术、弱电控制强电技术、C语言编程等技术。本文还讲述了水位控制系统工作的基本原理，介绍了电路接口原理图，给出了相应了设计流程图和C语言程序。 本文主要是为了更多得了解单片机，掌握单片机的组成部分和控制原理，最终达到设计出“单片机水位控制系统的”的目的。实验证明，单片机控制的水位控制系统的硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，充分发挥了单片机的性能，可以大大的提高单片机的开发效率。 1.2 课题现状

目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中，数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求，往往需要对大批数据进行记录，对其进行后期处理分析，实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。为了获得大批量的数据，得到可靠的分析资料，往往需要长期、多网点的监控记录。在液位测量这一领域中，如江河湖海、城市用水等方面，大量数据长时间，多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析，有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随即存储器RAM，只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器、计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。